Chapter 3 恒星、超新星和行星狀星云

恒星是一團球狀的發光等離子體。恒星被它們自身的引力束縛在一起。我們能看到恒星是因為它們內部的熱核聚變反應。恒星生命周期的每一個階段，都會產生不同特征的電磁輻射。

超新星以及行星狀星云是特定大小的恒星衰老后產生的。當恒星到達生命終點的時候，所發出的驚人的可見光使得其從極其遙遠的地方都可以被觀測到。正因為它們如此明亮，才成為哈勃空間望遠鏡的主要觀測目標。

N6946–BH1變成了一個黑洞

N6946–BH1，一顆質量為太陽25倍的恒星，在2009年突然變亮，然后消失了。科學家們用大型雙筒望遠鏡（Large Binocular Telescope，LBT）、哈勃空間望遠鏡以及斯皮策空間望遠鏡進行觀測后得出的結論是，這顆恒星肯定變成了一個黑洞。通常情況下，當一顆超巨型恒星變成超新星時，它會很容易看到的。N6946–BH1看起來是向內爆炸了，藝術家根據哈勃這一研究成果繪制了右邊的想象圖。

藝術家想象圖：成為黑洞的N6946–BH1

圖片來源：NASA/ESA/P. Jeffries （STScI）

PIAO3519：仙后A

PIAO3519，也被稱為仙后A，是一個超新星殘骸，位于仙后座，距離我們大約1萬光年。大約320年前，這顆超新星在夜空中肉眼可見。現在，唯一剩下的是一顆勉強可被探測到的中子星。這是一張結合了哈勃以及NASA的另外兩臺空間望遠鏡的觀測數據合成的假彩色圖像（下圖）。斯皮策空間望遠鏡的紅外線數據是紅色的，哈勃空間望遠鏡的可見光數據是黃色的，而錢德拉X射線天文臺的數據是綠色和藍色的。

仙后A的假彩色圖像

圖片來源：NASA/JPL-Caltech/STScI/CXC/SAO

恒星形成的跡象

一片發著光的星云通常是新的恒星正在誕生的標志。這張超新星殘骸的圖像（下圖）來自哈勃的第二代大視場行星照相機，是大麥哲倫星系中一顆爆炸的超新星的遺跡。超新星爆炸的殘骸通常會成為恒星的搖籃。

大麥哲倫星系中一顆爆炸的超新星的遺跡

圖片來源：NASA/JPL/Hubble Heritage Team （STScI/AURA）

環狀星云（M57）

這張拍攝于1998年的圖像，是哈勃用第二代大視場行星照相機拍攝的，視線直接穿過一顆瀕死恒星的中心。星云的邊緣有長條的團塊狀物質聚集。圖像是用三張黑白圖像合成的，每一張圖像被重新賦予了不同的顏色：藍色的中心，是由熾熱的氦組成的，圍繞著中心瀕臨死亡的恒星；綠色顯示為離子化的氧；而紅色部分為離子化的氮氣，來自于冷卻的氣體。這些氣體都被來自于明亮的瀕死恒星的紫外輻射所激發照亮。

一顆瀕死恒星——M57

圖片來源：NASA/JPL- Caltech/ESA,and the Hubble Heritage Team （STScI/AURA）

恒星和博克球狀體

這張IC2944的圖像由哈勃的第二代大視場行星照相機攝于1999年，是半人馬座一片恒星形成區域里的博克球狀體（暗星云）及明亮的恒星。這些球狀體是由天文學家A.D.薩克萊（A. D. Thackeray）發現的，通常和氫發射及恒星形成區有關聯。其中的兩片暗星云看起來有重疊。這些球狀體看起來是新的恒星形成過程的一部分。IC2944離我們相對較近，大約5900光年。

博克球狀體及明亮的恒星

圖片來源：NASA and The Hubble Heritage Team, NASA, andThe Hubble Heritage Team （STScI/AURA） Acknowledgment: Bo Reipurth （University of Hawaii） （STScI/AURA）

原行星狀星云

恒星生命周期的原行星狀星云階段的典型標志，就是外層的物質被驅散出去形成星云，并被內部恒星的紫外光所照亮。原行星狀星云很罕見，因為它們僅僅是恒星在形成行星狀星云之前很短暫的一個階段。這些難得一見的圖像有助于我們研究恒星演化的這一階段。

罕見的原行星狀星云

圖片來源：NASA/JPL

最熾熱的白矮星之一

行星狀星云NGC2440中包含的白矮星，是已知最熾熱的白矮星之一，表面溫度達到幾乎20萬攝氏度。非圓形的外形說明它周期性地向不同的方向拋射出大量的物質。

在這張圖中，藍色標志著高濃度的氦，藍綠色為氧，紅色顯示的是氮和氫。

像蝴蝶一樣的行星狀星云NGC2440

圖片來源：NASA/JPL/STScI/AURA

貓眼星云：美麗的塵埃外殼

這是一張NGC6543的細節圖像（下圖），它也被非正式地稱為“貓眼星云”。這是一片形態復雜的星云，也是最早被發現的行星狀星云之一。它有同心的氣體殼層，高速氣體的噴流，以及沖擊波導致的氣體團塊。基于這些觀察，科學家認為中心恒星在一系列規律性的間隔中噴射出大量的物質，從而形成了這些同心的塵埃殼層。

貓眼星云

圖片來源：NASA/ESA/STScI

螺旋星云：PIAO3678

一個類似地球大小的白矮星居于這個行星狀星云的中心，它放射出的巨量紫外輻射將其拋出的氣體加熱。由來自哈勃空間望遠鏡的數據（可見光數據）和斯皮策空間望遠鏡的數據（紅外線數據）合成了這張假彩色圖像（下圖）。圖像中心的藍色區域最熱，黃色次之，紅色是溫熱的。人們確信，出于某種機理，紫外線在紅色區域受到了遮擋，從而使這些區域可以保持冷卻。

螺旋星云

圖片來源：NASA/JPL-Caltech/ESA

船底座海山二星：雙星

這張圖像由哈勃空間望遠鏡上的空間望遠鏡成像攝譜儀（STIS）所攝，圖中顯示了一對巨型恒星——雙星，其中一顆比另一顆更為巨大。圖中可以看到來自它們爆發產生的離子噴流。這些爆發在過去的200年中被持續地觀測到，有時甚至肉眼可見。雙星在1858年后亮度逐漸減弱到不可見，在20世紀90年代再次出現，并且它的亮度在1998年和1999年再次翻倍。

雙星，可以看到它們爆發產生的離子噴流

圖片來源：NASA, ESA and the Hubble SM4 ERO Team

恒星之死：葫蘆星云

葫蘆星云也被稱為臭雞蛋星云，因為它含有大量的硫，而硫化氫（原文僅僅提到硫，但是考慮到氫在宇宙中的普遍存在，顯然那里也存在硫化氫。臭雞蛋的臭味來自于硫化氫，而不是硫，盡管硫也有不同的刺激性味道。——譯者注）聞起來就像是臭雞蛋。這片星云是一顆紅巨星在臨近死亡時向行星狀星云轉變的結果。恒星正在向周圍的太空噴射出它的外層氣體和塵埃。它正處于一個被稱為原行星狀星云的短暫階段，最后會變成一片真正的行星狀星云。

葫蘆星云

圖片來源：ESA/Hubble & NASA, Acknowledgement: Judy Schmidt

蟹狀星云脈沖星和超新星遺跡

位于星云中間的中子星（右圖中間兩顆最亮的星星中位于右邊的那顆）就是蟹狀星云脈沖星，和我們的太陽具有相同的質量。但是它的直徑僅僅幾英里，比起我們的太陽渺小如芥子微塵。蟹狀星云脈沖星最早于1054年由中國人觀察并記錄下來。現在，通過業余天文望遠鏡都可以觀察到它。脈沖星發射出脈沖式的電磁輻射和帶電粒子，其中一些帶電粒子形成細絲狀的結構。它每秒鐘自轉30次，擁有一個極其強大的磁場，是當初SN1054超新星的遺跡。之所以被稱為脈沖星，是因為從地球的角度觀察，當它自轉時，它的電磁輻射掃過地球看起來就像是高頻脈沖。天文學家可以利用這樣的脈沖星來研究引力波。

蟹狀星云脈沖星

圖片來源：NASA and ESA